i
LAPORAN SKRIPSI/TUGAS AKHIR
RANCANG BANGUN SISTEM INJEKSI YODIUM
PADA MESIN
SCREW
DAN
MIXER
GARAM SESUAI
SNI 3556
RIDLO EDY SULISTIYO
NIM. 201454077
DOSEN PEMBIMBING
Ir. Masruki Kabib, M.T.
Rochmad Winarso, S.T., M.T.
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN (S1)
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MURIA KUDUS
v
RANCANG BANGUN SISTEM INJEKSI YODIUM PADA MESIN SCREW
DAN MIXER GARAM SESUAI SNI 3556
Garam merupakan kebutuhan yang sangat penting bagi kehidupan manusia. Penggunaan garam biasanya digunakan sebagai bumbu masak atau sebagai pengawet makanan. Garam yang digunakan sebagai bahan olahan makanan memerlukan standar khusus yang dikenal sebagai standar garam konsumsi. Garam konsumsi adalah garam yang telah mengandung senyawa yodium 30-50 ppm sesuai dengan Standar Nasional Indonesia. Proses pencampuran garam dengan yodium yang masih dilakukan secara manual dikembangkan menjadi sistem injeksi atau spray pada dua tahapan yaitu pada mesin screw dan mixer garam, dengan tujuan agar dapat menyemprot larutan KIO3 secara merata sesuai
kebutuhan pencampuran sehingga memperoleh hasil garam konsumsi yang homogen dan sesuai dengan SNI. Metodologi pelaksanaan yang digunakan dalam perancangan alat injeksi yodium meliputi tinjauan pustaka, analisa kebutuhan, perancangan alat, simulasi aliran, pembuatan alat dan pengujian alat. Dari hasil perancangan sistem injeksi yodium menghasilkan data perhitungan flowrate nozel sebesar 6,94 x 10-6 m3/s, kecepatan aliran 0,98 m/s, tekanan kebutuhan pompa 200160,96 N/m2 dan daya pompa 60 watt. Pada simulasi software Engineering Design didapatkan hasil kecepatan aliran nozel sebesar 1,17 m/s. Hasil pengujian sistem mekanik dan sistem injeksi menunjukkan bahwa garam yang telah diiodisasi meliputi uji kadar iodium berdasarkan warna larutan iodat tester dan menggunakan metode titrasi iodometri pada garam menunjukkan hasil warna ungu tua yang menunjukkan kadar yodium 44,75 ppm dan memenuhi persyaratan SNI No.01-3556-2000.
vi
DESIGN AND DEVELOPMENT OF JODIUM INJECTION SYSTEM IN SCREW AND SALT MIXER MACHINES IN ACCORDANCE WITH SNI
3556
Student Name : Ridlo Edy Sulistiyo
NIM : 201454077
Advisor : 1. Ir. Masruki Kabib, M.T.
2. Rochmad Winarso, S.T., M.T.
ABSTRACT
Salt is a very important need for human life. The use of salt is usually used as a cooking spice or as a food preservative. Salt used as food processing materials requires special standards known as consumption salt standards. Consumption salt is salt which has 30-50 ppm iodine compounds in accordance with Indonesian National Standards. The process of mixing salt with iodine which is still done manually is developed into an injection or spray system in two stages, namely the screw machine and salt mixer, with the aim to be able to spray KIO3
solution evenly according to the mixing needs so as to obtain a homogeneous consumption of salt and in accordance with SNI. The implementation methodology used in the design of iodine injection tools includes literature review, needs analysis, tool design, flow simulation, tool making and tool testing. From the results of iodine injection system design, the data of flowrate nozzle calculation is 6.94x10-6 m3/s, flow rate is 0.98 m/s, pump pressure is 200160.96 N/m2 and pump power is 60 watts. In the Engineering Design software simulation, the result of nozzle flow velocity is 1.17 m/s. The results of testing the mechanical system and injection system show that the iodized salt has iodometric titration method and the iodometric titration method for salt shows the iodate concentration of 44.75 ppm and meets the requirements of SNI No.01- 3556-2000.
vii
KATA PENGANTAR
Assalamualaikum Warrohmatullohiwabarokatuh.
Segala puji penulis panjatkan kehadirat Allah Yang Maha Kuasa, karena atas berkat rahmat dan hidayah-nya penulis dapat menyelesaikan laporan akhir skripsi/tugas akhir dengan judul : “Rancang Bangun Sistem Injeksi Yodium Pada Mesin Screw dan Mixer Garam Sesuai SNI 3556”, dapat terselesaikan.
Laporan ini disusun sebagai pertanggungjawaban penulis atas pelaksanaan skripsi/tugas akhir dan juga sebagai persyaratan guna memenuhi salah satu syarat kelulusan strata satu (S1) pada progarm Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muria Kudus.
Dalam kesempatan kali ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan dukungan moral maupun spiritual hingga terselesaikanya laporan skripsi/tugas akhir ini, dengan segala kerendahan hati penulis ingin mengucapkan terima kasih yang tulus dan mendalam kepada :
1. Bapak Rektor Universitas Muria Kudus.
2. Bapak Dekan Fakultas Teknik Universitas Muria Kudus.
3. Bapak Kaprogdi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muria Kudus. 4. Bapak Ir. Masruki Kabib., M,T. Selaku pembimbing I Tugas Akhir. 5. Bapak Rohmad Winarso, S.T., M.T. selaku pembimbing II Tugas Akhir. 6. Kepada tim penguji Bapak Qomaruddin, S.T., M.T. dan Bapak Rianto
Wibowo, S.T., M.Eng. yang telah banyak membantu dalam pemahaman dan tambahan-tambahan pada skripsi ini.
7. Kedua orang tua dan saudara-saudara yang telah memberikan dukungan, do’a, nasehat, motifasi, semangat dalam hidupku. Sehingga skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik.
8. Tim perancangan mesin pencampur garam dan iodium lainnya yang selalu memberi motivasi dukungan dan bimbingan.
9. Segenap dosen dan laboran Fakultas Teknik Universitas Muria Kudus. 10. Semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan penyusunan
viii
Penulis menyadari adanya kekurangan dan ketidaksempurnaan dalam penulisan tugas akhir ini, karena itu penulis menerima kritik, saran dan masukan dari pembaca yang bersifat membangun demi kesempurnaan laporan ini sehinnga penulis dapat lebih baik di masa yang akan datang. Akhirnya penulis berharap semoga buku tesis ini bisa bermanfaat khususnya bagi penulis dan umumnya bagi para pembaca.
Wassalamualaikum Warrohmatuullahi Wabarakatuh.
Kudus, 25 Agustus 2018
ix DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PERSETUJUAN ... ii
HALAMAN PENGESAHAN ... iii
PERNYATAAN KEASLIAN ... iv
RINGKASAN ... v
ABSTRACT ... vi
KATA PENGANTAR ... vii
DAFTAR ISI ... ix
DAFTAR GAMBAR ... xi
DAFTAR TABEL ... xiii
DAFTAR SIMBOL ... xiv
DAFTAR LAMPIRAN ... xvi
DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN ... xvii
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Perumusan Masalah ... 3
1.3 Batasan Masalah ... 3
1.4 Tujuan ... 4
1.5 Manfaat ... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Garam Konsumsi ... 5
2.2 Iodium (KIO3) ... 7
2.3 Proses Iodisasi ... 8
2.4 Sistem Injeksi Yodium ... 10
2.5 Macam-Macam Sistem Injeksi ... 22
2.5.1 Sistem Injeksi Bahan Bakar ... 22
2.5.2 Sistem Injeksi/Spray Pengecatan ... 22
2.5.3 Sistem Injeksi Pertanian ... 22
2.6 Aspek-Aspek Dalam Proses Manufaktur ... 23
2.6.1 Proses Pengukuran ... 23
2.6.2 Proses Pemotongan ... 23
2.6.3 Proses Pengelasan ... 24
2.6.4 Proses Pembubutan ... 26
2.6.5 Proses Pengeboran ... 30
2.6.6 Proses Finishing ... 31
BAB III METODOLOGI 3.1 Alur Perancangan ... 33
3.2 Studi Literatur ... 35
3.3 Analisa Kebutuhan Sistem Injeksi Yodium ... 35
3.4 Konsep Desain Sistem Injeksi Yodium ... 37
3.4.1 Konsep desain 1 ... 37
x
3.5 Pemilihan Konsep Desain Injeksi Yodium ... 39
3.6 Perancangan Sistem Injeksi Yodium ... 42
3.6.1 Kapasitas yodium yang dibutuhkan ... 42
3.6.2 Flowrate nozel ... 42
3.6.3 Kecepatan aliran ... 43
3.6.4 Kerugian gesek ... 43
3.6.5 Pompa ... 46
3.6.6 Daya motor ... 46
3.7 Simulasi Aliran Yodium ... 47
3.8 Proses Manufaktur ... 47
3.8.1 Peralatan ... 47
3.8.2 Bahan ... 48
3.8.3 Proses pembuatan ... 48
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Perancangan Sistem Injeksi Yodium ... 53
4.1.1 Perhitungan kebutuhan larutan yodium ... 53
4.1.2 Perhitungan flowrate nozel ... 55
4.1.3 Perhitungan kecepatan aliran ... 55
4.1.4 Perhitungan kerugian gesek pada selang ... 57
4.1.5 Perhitungan kerugian sambungan selang ... 59
4.1.6 Perhitungan kerugian tekanan ... 60
4.1.7 Perhitungan pompa ... 61
4.1.8 Perhitungan daya motor ... 64
4.2 Hasil Simulasi Aliran Yodium ... 64
4.2.1 Prosedur simulasi ... 64
4.2.2 Simulasi aliran pada nozel ... 64
4.2.3 Hasil simulasi aliran nozel ... 68
4.2.4 Perhitungan galat presentase ... 69
4.3 Proses Pembuatan Komponen Sistem Injeksi Yodium ... 69
4.3.1 Pembuatan rangka box yodium ... 69
4.3.2 Pembuatan plat penutup rangka ... 72
4.3.3 Pembuatan dudukan nozel ... 78
4.3.4 Pembuatan rangkaian pulse width modulation (PWM) ... 88
4.4 Proses Perakitan/Assembling ... 90
4.5 Pengujian Alat ... 92
4.5.1 Prosedur pengujian kadar yodium ... 92
4.5.2 Hasil pengujian kadar yodium ... 93
BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ... 95
5.2 Saran ... 95
DAFTAR PUSTAKA ... 97 LAMPIRAN-LAMPIRAN
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Iodium/KIO3 ... 7
Gambar 2.2 Alat iodisasi garam sistem otomatis ... 11
Gambar 2.3 Kristal garam dan bahan iodisasi ... 11
Gambar 2.4 Proses iodisasi baru dengan cara injeksi ... 12
Gambar 2.5 proses iodisasi secara manual ... 12
Gambar 2.6 Desain alat iodisasi screw injection ... 13
Gambar 2.7 Mesin screw injection... 13
Gambar 2.8 Skema alat automatic sprayer ... 14
Gambar 2.9 Alat test injektor ... 15
Gambar 2.10 Nozzle ... 15
Gambar 2.11 Nozzle konvergen ... 16
Gambar 2.12 Nozzle divergen ... 16
Gambar 2.13 Nozzle konvergen divergen ... 16
Gambar 2.14 Pompa diaphgram ... 17
Gambar 2.15 Pipa elastis ... 19
Gambar 2.16 Sinyal PWM ... 20
Gambar 2.17 Pulse width modulation (PWM) ... 20
Gambar 2.18 Pressure gauge ... 21
Gambar 2.19 Selenoid valve ... 21
Gambar 2.20 Proses pengelasan las listrik ... 24
Gambar 2.21 Jenis-jenis sambungan dasar ... 25
Gambar 2.22 Parameter proses bubut ... 27
Gambar 3.1 Diagram Alir Rancang Bangun Injeksi Yodium ... 34
Gambar 3.2 Konsep desain 1 injeksi hollow cone nozzle ... 37
Gambar 3.3 Konsep desain 2 injeksi full cone nozzle ... 38
Gambar 3.4 Sistem injeksi yodium full cone nozzle ... 39
Gambar 4.1 Flow nozzle ... 55
Gambar 4.2 Skema aliran nozel ... 55
Gambar 4.3 Selang ... 57
Gambar 4.4 Hasil permodelan part menggunakan inventor 2015... 64
Gambar 4.5 Tampilan nozel yang sudah di eksport ke software CFD ... 65
Gambar 4.6 Pemilihan material pada nozel ... 65
Gambar 4.7 Pemilihan geometri posisi fluida ... 66
Gambar 4.8 Pemilihan material fluida ... 66
Gambar 4.9 Pemilihan arah aliran fluida ... 67
Gambar 4.10 Mesh sizing ... 67
Gambar 4.11 Hasil simulasi kecepatan aliran nozel ... 68
Gambar 4.12 Hasil simulasi tekanan nozel ... 68
Gambar 4.13 Dimensi rangka tempat yodium ... 70
xii
Gambar 4.15 Dimensi pemotongan plat... 73
Gambar 4.16 Dimensi pengeboran plat ... 74
Gambar 4.17 Pembubutan rata sisi kanan ... 79
Gambar 4.18 Pembubutan rata sisi kiri ... 81
Gambar 4.19 Pembubutan poros memanjang ... 82
Gambar 4.20 Pembubutan memanjang sisi kiri ... 84
Gambar 4.21 Dimensi pengeboran dudukan nozel ... 85
Gambar 4.22 Dudukan nozel ... 86
Gambar 4.23 Rangkaian pengatur putaran ... 89
Gambar 4.24 Proses perakitan sistem injeksi yodium ... 90
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Kandungan senyawa pembentuk garam beryodium sesuai SNI 3556 ... 6
Tabel 2.2 Rekomendasi WHO untuk asupan yodium (µg per hari) ... 10
Tabel 2.3 Klasifikasi kawat las ... 26
Tabel 2.4 Kecepatan potong bahan proses pembubutan ... 29
Tabel 2.5 Langkah pengeboran berbagai jenis pekerjaan ... 31
Tabel 3.1 Analisa kebutuhan sistem injeksi yodium ... 36
Tabel 3.2 Pemilhan konsep desain sistem injeksi yodium ... 39
Tabel 4.1 Hasil pengujian 1 pencampuran garam dengan yodium ... 93
xiv
DAFTAR SIMBOL
Simbol Keterangan Satuan Nomor Persamaan
v Kecepatan aliran m/s 2,3,4,5,7,10,11
xv
Vf Kecepatan makan mm/menit 21,22
Tc Waktu pengeboran menit 22
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Gambar Mesin Pencampur Garam Dengan Yodium Lampiran 2 Sistem Injeksi Yodium
Lampiran 3 Full Cone Nozzle Lampiran 4 Rangka Box Yodium Lampiran 5 Dudukan Nozel
Lampiran 6 Tabel Geometri Mata Bor
Lampiran 7 Tabel Harga Dan Kelas Kekasaran Lampiran 8 Ukuran Diameter Dan Panjang Elektroda Lampiran 9 Besarnya Arus Dan Tegangan Pada Elektroda Lampiran 10 Simbol Perintah Pengerjaan Permesinan Lampiran 11 Simbol Perintah Pengerjaan Pengelasan Lampiran 12 Hasil Pengerjaan Mesin
xvii
DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN
Istilah Keterangan
ppm Part Per Million
KIO3 Kalium Iodat
SNI Standar Nasional Indonesia
GAKI Gangguan Akibat Kekurangan Iodium
PWM Pulse Width Modulation
AWS American Welding Society
SMAW Shielded Metal Arc Welding
HSS High Speed Steel
SS Stainless Steel
ST Steel
